半导体结构的形成方法_3

文档序号:9525511阅读:来源:国知局
出第一鳍部210和第二鳍部220的顶部表面。
[0051]所述回刻蚀工艺为各向异性的干法刻蚀工艺,由于所述平坦化工艺使隔离膜的表面平坦,因此经过所述回刻蚀之后,所述隔离层230的表面平坦。
[0052]在形成所述隔离层230之后,在形成后续的伪栅极结构之前,去除用于形成鳍部210的掩膜层,并对鳍部201的离子注入工艺。在一实施例中,所述离子注入工艺用于对所述鳍部210进行阱区注入,以便在鳍部210内形成阱区;在另一实施例中,还能够在所述阱区注入之后,对所述鳍部211进行阈值调节注入,以对所形成的鳍式场效应晶体管的阈值电压进行调整。
[0053]在形成所述隔离层230之后,所述第一鳍部210和第二鳍部220暴露出的侧壁和顶部表面在后续会形成第一氧化层。在本实施例中,所述第一氧化层是后续形成的伪栅极结构中的伪栅介质层。在另一实施例中,所述第一氧化层在后去除伪栅极结构之后,形成于第一鳍部210和第二鳍部220表面。
[0054]请参考图4和图5,图4是图5的立体结构示意图,图5是图4沿BB’方向的剖面结构示意图,在所述隔离层230表面、第一鳍部210的侧壁和顶部表面、以及第二鳍部220的侧壁和顶部表面形成横跨于所述第一鳍部210和第二鳍部220的伪栅极结构240,所述伪栅极结构240包括:第一氧化层241、以及位于所述第一氧化层241表面的伪栅极层242。
[0055]本实施例中,所形成的鳍式场效应晶体管的栅极结构为高K金属栅极结构,因此需要采用后栅工艺形成所述栅极结构,即首先在所述第一鳍部210的侧壁和顶部表面形成横跨于所述第一鳍部210的伪栅极结构220,并且,在所述第二鳍部220的侧壁和顶部表面形成横跨于所述第二鳍部220的伪栅极结构220,后续再以高K金属栅极结构替代所述伪栅极结构220。
[0056]本实施例中,所述伪栅极结构240包括第一氧化层241、以及位于所述第一氧化层241表面的伪栅极层242。在另一实施例中,所述伪栅极结构仅包括伪栅极层。
[0057]所述伪栅极层242的材料为多晶硅,由于所述多晶硅易于形成且易于去除,因此所形成的伪栅极层242形貌良好,且去除伪栅极层242之后不易产生过多的副产物。在本实施例中,所述第一氧化层241位于伪栅极层242与第一鳍部210或第二鳍部220之间,作为伪栅极结构240中的伪栅介质层,所述第一氧化层241的材料为氧化硅。所述第一氧化层241用于增强伪栅极层242与第一鳍部210或第二鳍部220之间的结合能力;而且,在后续去除伪栅极层242时,所述第一氧化层241能够保护第一鳍部210和第二鳍部220的表面免受损伤;此外,由于所述第一氧化层241与鳍部210之间的刻蚀选择性较大,因此在后续去除第一氧化层241时,所述第一鳍部210和第二鳍部220表面受到的损伤较小。
[0058]所述伪栅极结构240的形成工艺包括:在所述隔离层230表面、第一鳍部210的侧壁和顶部表面、以及第二鳍部220的侧壁和顶部表面形成第一氧化膜;在所述第一氧化膜表面形成伪栅极膜;刻蚀部分所述第一氧化膜和伪栅极膜,直至暴露出部分隔离层230表面、第一鳍部210的侧壁和顶部表面、以及第二鳍部220的侧壁和顶部表面,形成横跨于第一鳍部210和第二鳍部20的伪栅极结构240。
[0059]其中,所述第一氧化膜的形成工艺为沉积工艺,所述沉积工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。所述第一氧化膜的厚度为10埃?100埃。所述伪栅极层242的材料为多晶硅,所述伪栅极层242的形成工艺为化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺,所述伪栅极层242的厚度为500埃?1500埃。
[0060]在本实施例中,在形成所述伪栅极结构240之后,在所述伪栅极结构240的侧壁表面形成侧墙(未图示),所述侧墙的材料为S1、S1N、S1BN、S1CN中的一种或两种,形成工艺包括沉积工艺、以及沉积工艺之后的回刻蚀工艺,所述沉积工艺包括原子层沉积工艺或化学气相沉积工艺。
[0061 ] 在形成所述侧墙之后,在所述伪栅极结构240两侧的第一鳍部210和第二鳍部220内形成源漏区243。在一实施例中,所述源漏区243的形成工艺为离子注入工艺,所注入的离子为P型离子或N型离子。在另一实施例中,还能够刻蚀部分伪栅极结构220和侧墙两侧的第一鳍部210或第二鳍部220,在第一鳍部210或第二鳍部220内形成开口 ;采用选择性外延沉积工艺在所述开口内形成源漏区材料层,所述源漏区材料层的材料为硅、硅锗或碳化硅;采用原位掺杂工艺在所述源漏区材料层内掺杂P型离子或N型离子。
[0062]需要说明的是,后续所示的图6至图13均为基于图5所示的剖面结构进行工艺制程的示意图。
[0063]请参考图6,在形成所述源漏区243之后,在隔离层230、第一鳍部210和第二鳍部220表面形成介质层250,所述介质层250的表面暴露出所述伪栅极结构240的表面。
[0064]所述介质层250用于隔离相邻的伪栅极结构240,并且用于保留所述伪栅极结构240的形貌。所述介质层250的材料为氧化娃、氮化娃、氮氧化娃、低K介质材料、超低K介质材料中的一种或多种组合。
[0065]所述介质层250的形成工艺包括:在隔离层230表面、第一鳍部210的侧壁和顶部表面、第二鳍部220的侧壁和顶部表面、以及伪栅极结构240的侧壁和顶部表面形成介质膜;平坦化所述介质膜直至暴露出伪栅极结构240的顶部表面为止,形成介质层250。本实施例中,所述平坦化工艺为化学机械抛光工艺。
[0066]在一实施例中,还包括:在形成所述介质膜之前,在所述隔离层230表面、第一鳍部210的侧壁和顶部表面、第二鳍部220的侧壁和顶部表面、以及伪栅极结构240的侧壁和顶部表面形成刻蚀停止膜;在所述刻蚀停止层表面形成介质膜;在平坦化所述介质膜和刻蚀停止膜,并暴露出伪栅极结构240的顶部表面之后,形成介质层250和刻蚀停止层。
[0067]所述刻蚀停止层的材料与介质层250的材料不同,所述刻蚀停止层的材料为S1、S1N、S1BN、S1CN中的一种或多种组合,所述刻蚀停止膜形成工艺为原子层沉积工艺或化学气相沉积工艺。所述刻蚀停止层能够在后续形成位于源漏区表面的导电插塞时,作为刻蚀工艺的停止层。
[0068]请参考图7,去除所述伪栅极层242,在所述介质层250内形成开口 251,所述开口251底部暴露出第一氧化层241表面。
[0069]在去除所述伪栅极层242之后,剩余所述第一氧化层241位于所述第一鳍部210和第二鳍部242的侧壁和顶部表面。去除所述伪栅极层242的工艺为干法刻蚀、湿法刻蚀、或干法刻蚀和湿法刻蚀的组合。在本实施例中,采用湿法刻蚀工艺去除所述伪栅极层242,所述湿法刻蚀工艺产生的副产物较少,所述湿法刻蚀的刻蚀液为硝酸溶液或亚硝酸钠溶液。
[0070]在本实施例中,由于去除伪栅极层242的工艺会对所述第一氧化层241造成损伤,为了保证后续形成于栅介质层和第一鳍部210之间的氧化层厚度精确,需要去除所述第一鳍部210表面的第一氧化层241,之后再采用氧化工艺在所述第一鳍部210的侧壁和顶部表面形成氧化层。而且,采用氧化工艺形成的氧化层相较于采用沉积工艺形成的所述第一氧化层241更为致密,而所述第一区域201的器件密度更大,形成于第一鳍部210上的鳍式场效应晶体管的尺寸更小,需要后续形成于第一鳍部210表面的氧化层具有更高的密度以及更强的电隔离效果,因此,后续需要去除所述第一氧化层241,并以银行工艺形成密度更高的第二氧化层,以提高后续形成的栅极层与第一鳍部210之间的隔离效果,避免后续形成的栅极层与第一鳍部210之间发生隧穿现象。
[0071]在另一实施例中,所述伪栅极结构仅包括栅极层,所述第一氧化层在去除伪栅极结构之后形成,所述第一氧化层的形成工艺为热氧化工艺,所述第一氧化层作为第二鳍部220与后续形成的栅极层之间的结合层,用于提高后续形成的栅介质层与第二鳍部220之间的结合能力。
[0072]所述第一氧化层使得形成工艺包括:在形成所述第一氧化层之前,在所述隔离层230表面、第一鳍部210的侧壁和顶部表面、以及第二鳍部220的侧壁和顶部表面形成横跨于所述第一鳍部210和第二鳍部220的伪栅极结构,所述伪栅极结构包括伪栅极层;在所述伪栅极结构两侧的第一鳍部210和第二鳍部220内形成源漏区;在形成所述源漏区之后,在隔离层230、第一鳍部210和第二鳍部220表面形成介质层,所述介质层的表面暴露出所述伪栅极结构的表面;去除所述伪栅极层,在所述介质层内形成开口,所述开口底部暴露出部分隔离层230表面、第一鳍部210的侧壁和顶部表面、以及第二鳍部220的侧壁和顶部表面;采用热氧化工艺在所述开口底部的第一鳍部侧壁和顶部表面、第二鳍部和顶部表面形成第一氧化层。
[0073]请参考图8,在外围区202的第一氧化层241表面形成掩膜层260。
[0074]所述掩膜层260作为
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